Введение к работе
Актуальность темы. Урбанизация (от лат urbanus — городской) представляет собой глобальный социально-экономический процесс развития и концентрации производительных сил, повышения роли городов в развитии общества, распространения городского образа жизни (Уайт, 1985; Мамин, 1995; Лаппо, 1997; Перцик, 1999). Усиление урбанистических тенденций отчетливо проявляется в северных регионах России. Доля городского населения в Карелии составляет 74 % (Демографический ежегодник, 2000). Северные города расположены в дискомфортной, а по некоторым показателям — в экстремальной для человека зоне жизнедеятельности (Исаченко, 2001). Всестороннее изучение особенностей окружающей среды городов Восточной Фенноскандии является важным и актуальным для решения градостроительных, природоохранных и социальных вопросов.
Растения являются центральным звеном любой экосистемы. Растения городов, как высшие, так и низшие, играют огромную роль в создании благоприятной для людей среды обитания, выполняют важнейшие средообразуюшие, средозащитные, рекреационные функции (Одум, 1986; Горышина, 1991а, б). Городская растительность представляет собой своеобразный живой компонент объемно-пространственного решения городской застройки, имеет огромную эстетическую и рекреационную ценность. Изучение урбанофлористических комплексов позволяет выявить закономерности формирования и динамики урбаноэкосистем, оценить экологическое состояние и интенсивность трансформации городской среды.
Изучение зонально-региональной специфики антропогенной трансформации растительного покрова важно для оценки современного состояния и выявления тенденций развития флоры и растительности конкретных территорий, решения региональных проблем экологии, охраны природы, организации экологического мониторинга. Актуальность подобных исследований связана с решением вопросов сохранения биологического разнообразия Восточной Фенноскандии.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является изучение и анализ структуры и динамики флористических комплексов урбанизированных экосистем таежной зоны Восточной Фенноскандии на примере Карелии.
:рбург 1
-:0. HAUKUKAJIuriAjJ БИБЛИОТЕКА С. Петербург ОЭ 300"
Задачами работы являются:
Разработка методических приемов изучения и анализа флористических комплексов как части урбаноэкосистем, сравнительного анализа флоры сосудистых растений региона и урбанофлоры.
Инвентаризация флористических комплексов сосудистых растений типичных городов Карелии.
Характеристика и оценка биологического разнообразия урбанофлоры городских экосистем региона, выявление ее зонально-региональной специфики.
Сравнительный анализ урбанофлоры и флоры сосудистых растений Карелии.
Выявление особенностей урбанофлорогенеза как важной составляющей современных флорогенетических процессов в условиях таежной зоны Восточной Фенноскандии.
Инвентаризация альгофлористических комплексов естественных и нарушенных почв и техногенных субстратов в условиях урбаноэкосистем региона.
Характеристика и оценка биологического разнообразия почвенной альгофлоры естественных почв и ее изменений в условиях антропогенно-измененных почв городских территорий.
Научная новизна. Данное исследование представляет научное направление в урбаноэкологии, связанное с изучением структуры и динамики урбанофлористических комплексов в условиях северных регионов. Впервые для таежной зоны Восточной Фенноскандии и европейского севера России на примере модельных объектов — городов Карелии — дана детальная характеристика флористических комплексов урбанизированных экосистем и современного состояния урбанофлоры региона. Новым аспектом является рассмотрение в составе урбанофлоры региона почвенной альгофлоры. В работе представлены оригинальные данные, характеризующие направленность и скорость флорогенетических процессов в урбанизированных экосистемах региона, даны оценка современного состояния и прогноз развития и сохранности флористических комплексов в условиях урбаноэкосистем таежной зоны. Автором предложены новые методические подходы к анализу урбанофлоры, впервые выполнен сравнительный анализ флоры сосудистых растений данного региона и урбанофлоры, сформированы базы данных, содержащие полную характеристику видов сосудистых растений и почвенных водорослей Карелии. В работе представлены конспект сосудис-
тых растений урбанофлоры и конспект почвенных водорослей, которые содержат оригинальные флористические материалы.
Практическая значимость работы. Урбаноэкологические исследования имеют большое значение для решения региональных проблем экологии, охраны природы, сохранения редких видов растений и биоразнообразия региональной флоры, рационального природопользования в условиях северных городов. Конспекты флоры могут быть использованы для экологического мониторинга городской среды. Результаты изучения структуры и динамики флористических комплексов исследованных городов рекомендуется учитывать при решении природоохранных и градостроительных вопросов. Показаны важность сохранения фрагментов естественной растительности как важнейшей части окружающей среды городов северных регионов, возможность использования урбанофлористических комплексов как интегральных показателей качества окружающей среды городов. Результаты исследования используются в учебном процессе в курсах экологии, охраны природы, ботанической географии, ботаники, а также при проведении летних учебных практик.
Личный вклад автора заключается в обосновании темы, определении цели и задач исследования, выборе методов сбора и анализа материалов, организации и проведении полевых, камеральных и лабораторных работ. Обобщение и интерпретация представленных в диссертации данных выполнены лично автором. Основу работы составляют материалы более чем 25-летних исследований автора. Работы, выполненные совместно с другими специалистами, опубликованы.
Положения, выносимые на защиту:
Флористические комплексы сосудистых и низших растений представляют собой важную структурно-функциональную часть урбанизированных экосистем таежной зоны Восточной Фенноскандии. Урбано-флора как особое эколого-топологическое подразделение региональной флоры характеризуется высоким биологическим разнообразием.
Города таежной зоны являются центрами повышенной концентрации видов региональной флоры. Возникновение явления урбанистической концентрации видов обусловлено природной и антропогенной гетерогенностью городских территорий региона, а также внешним и внутригородскими экотонными эффектами.
Аборигенная фракция флоры, отражающая ландшафтно-климати-ческие условия региона, образует природную основу флористических комплексов урбаноэкосистем. Особенностью урбанофлоры является
сохранение в условиях антропогенно-преобразованных городских экосистем основных параметров аборигенной фракции флоры.
Адвентивная фракция урбанофлоры региона характеризуется динамичностью видового состава, в течение последних 20 лет (1980-е гг. — 2002 г.) произошло ее значительное расширение. Интенсивность заноса новейших адвентивных видов-эунеофитов на городские территории за этот период можно оценить как 4—5 видов в год. Экологические особенности городской среды обеспечивают благоприятные условия для натурализации адвентивных видов, в связи с чем интенсивность натурализационных процессов на городских территориях выше, чем в регионе в целом.
Процесс синантропизации флоры сосудистых растений в урбано-экосистемах региона развивается на фоне сохранения значительной роли аборигенных видов. Интенсивность антропогенной модификации флористических комплексов на территории исследованных городов таежной зоны ниже, чем в городах более южных регионов.
Обязательным компонентом урбанофлоры являются флористические комплексы почвенных водорослей, которые формируются в естественных и нарушенных почвах и техногенных субстратах. Водоросли как организмы-эксплеренты способствуют формированию эдафона и увеличению биологической активности нарушенных почв.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на ряде международных, всесоюзных, всероссийских, региональных конференций и совещаний. Основными из них являются: Межвузовская конференция «Развитие и значение водорослей в почвах Нечерноземной зоны» (Киров, 1977); Всесоюзная конференция «Методы исследования и охраны болот» (Паланга, 1983); Первая Всесоюзная конференция «Актуальные вопросы современной альгологии» (Черкассы, 1987); Восьмой съезд Всесоюзного общества почвоведов (Новосибирск, 1989); Республиканская конференция «Пути использования npv-родных ресурсов Карелии» (Петрозаводск, 1990); Всесоюзное совещание «Биология почв антропогенных ландшафтов» (Днепропетровск, 1991); Совещание заведующих кафедрами ботанических дисциплин университетов Российской Федерации (Ижевск, 1993); Вторая международная конференция «Экология и образование» (Петрозаводск, 1994); Международная конференция-выставка «Информационные технологии в непрерывном образовании» (Петрозаводск, 1995); Международная конференция «Экологические аспекты устойчивого развития регионов» (Новгород, 1995); Второе совещание «Компьютерные базы данных в
ботанических исследованиях» (Санкт-иетероург, »»j>, а^^ол .»у.лчм_,-народная конференция Баренц-Евро-Арктического региона «Биоиндикация и оценка повреждения организмов и экосистем» (Петрозаводск, 1997); Международная конференция «Проблемы озеленения северных городов» (Петрозаводск, 1997); Международная конференция и выездная научная сессия Отделения общей биологии РАН «Биологические основы освоения и охраны животного и растительного мира, почвенного покрова Восточной Фенноскандии» (Петрозаводск, 1999); Международная научно-методическая конференция «Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации» (Петрозаводск, 1999); Школа-конференция «Актуальные проблемы геоботаники. Современные направления исследований в России: методология, методы и способы обработки материалов» (Петрозаводск, 2001); Десятые Перфильевские чтения «Растительность и растительные ресурсы европейского севера России» (Архангельск, 2002), Международная конференция «Проблемы изучения адвентивной и синантропной флоры в регионах СНГ» (Тула, 2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 работ, из которых 2 монографии, 4 учебных пособия и 26 статей, в том числе 10 статей в центральной печати.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 429 страницах (в том числе приложения — 108 страниц) и состоит из введения, общей характеристики работы, шести глав, заключения, выводов, списка литературы, который включает 516 наименований, в том числе 124 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 11 таблицами, 105 рисунками (в том числе 48 фотографиями). Работа содержит три приложения: 1. Основные термины, использованные в работе; 2. Конспект сосудистых растений исследованных городов Карелии (744 вида); 3. Конспект почвенных водорослей естественных и нарушенных почв и техногенных субстратов (173 вида).
